일반기술

지능 복합재료용 전도성 아라미드 섬유의 제조와 특성

지금까지 섬유복합재료가 여러 분야에서 구조재료로 많이 이용되어 왔는데, 장기간 사용될 경우 어떤 순간에 갑작스런 파괴를 일으키게 되어 아주 치명적인 피해를 초래하기도 한다. 구조재료의 파괴를 예측하기 위해서는 압전센서나 음향방출법을 이용하기도 하지만, 센서의 부착법은 과거에 부과된 응력을 기억하기 힘들고 재료의 성질을 약화시킬 수 있는 단점이 있으며, 음향방출법은 고가여서 실제로 어려운 점이 많다. 이러한 점을 동시에 해결하면서 복합재료의 파괴를 미리 예측할 수 있는 방법으로서, 본 연구에서는 복합재료에 이용되는 고강도섬유 자체가 자기진단기능을 갖는 지능재료(intelligent material)를 제조한 후 이의 특성을 평가하였다. 섬유소재로서는 강화재로 많이 이용되는 아라미드 섬유에 대하여 연구하였으며, 아라미드 섬유가 자기진단기능을 갖기 위해서는 전기전도성을 가져야 하는데, 전도성을 부여해 주는 방법으로서 섬유의 역학적 성질을 저하하지 않는 pyrrole의 기상중합법을 이용하였다. 결론적으로 아라미드에 pyrrole을 기상중합시킴으로써 170 oC까지의 온도 범위 내에서는 비교적 높은 전기전도도를 나타내었으며, 역학적 성질도 pyrrole의 중합에 의하여 거의 저하되지 않고 고강도 성질을 잘 유지하였다. 나아가 전도성 아라미드 섬유의 전기저항-변형 관계에 대한 측정과 해석으로부터 전도성 아라미드 섬유가 섬유복합재료로 사용될 때 자기진단 기능을 갖는 지능재료로 이용될 수 있음을 알 수 있었다.